DE3522484C2 - Spindelkopf für eine automatische Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Bei automatischen Werkzeugmaschinen kommen Roboter mehr und mehr zum Einsatz. Roboter sind programmierbare Maschinen, die eine Folge von Arbeitsschritten, sogar von komplexen Arbeits­ schritten, vollautomatisch durchführen und in wiederholbaren Arbeitsabläufen auch in der Lage sind, auf mehrere andere Maschinen einzuwirken, ohne daß eine Bedienungsperson tätig werden muß.

Um den Einsatz möglichst flexibel zu gestalten, werden die Werkzeuge im allgemeinen in Spindelköpfe eingespannt, die am Ende eines beweglichen Armes in der Weise befestigt sind, daß sie Dreh- oder Schwenkbewegungen um verschiedene Achsen ausführen können, damit die Werkzeuge an die Werkstücke herangeführt und in optimaler Weise positioniert werden können.

Ein in der DE-OS 22 52 366 beschriebener Fräskopf für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine umfaßt eine Werkzeugspindel, die um eine Schwenk­ achse drehbar in einem Spindelgehäuse gelagert ist. Das Spindelgehäuse ist relativ zu einem Zwischen­ gehäuse verschwenkbar, das seinerseits um eine in der Verlängerung der Spindelachse liegende zweite Schwenkachse relativ zu einem feststehenden Gehäuse verschwenkbar ist, das starr mit einem Tragrahmen des Fräskopfes verbunden ist, der die Vorschub­ antriebe für die X-, Y- und Z-Achsen der Werkzeug­ maschine enthält. Bei der bekannten Vorrichtung sind für das Absaugen von Staub und Spanpartikeln bis zur Spindelspitze geführte Saugleitungen bzw. Saugkanäle vorhanden, die außerhalb der eigent­ lichen Werkzeughalterung verlaufen, so daß zusätzliche Vorsprünge entstehen, die ein Arbeiten innerhalb räumlich begrenzter Umgebungen erschweren oder sogar unmöglich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit einem Absaugsystem für Staub und Spanpartikel versehenen Spindelkopf so zu gestalten, daß durch das Absaugsystem keine raumaufwendigen Vorsprünge entstehen, die das Arbeiten mit dem Spindelkopf innerhalb räumlich begrenzter Umgebungen erschweren oder sogar unmöglich machen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei dem erfindungs­ gemäßen Spindelkopf für eine automatische Werkzeugmaschine die im Patentanspruch 1 ent­ haltenen Merkmale.

Das Kernmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Saugöffnung direkt in der Vorderseite der die Werkzeugspindel tragenden Halterung anzuordnen und die daran anschließenden Saugleitungen innerhalb der Halterung und der Gabel verlaufen zu lassen. Dadurch ist eine sehr kompakte und raumsparende Konstruktion geschaffen, welche es ermöglicht, den erfindungsgemäßen Spindelkopf auch in räumlich sehr beschränkte Arbeitsräume einzuführen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Spindelkopf in der Vorderansicht;

Fig. 2 den teilweise im Schnitt dargestellten Spindelkopf in der Draufsicht;

Fig. 3 den teilweise im Schnitt gezeigten Spindelkopf in der Seitenansicht;

Fig. 4 den Spindelkopf in perspektivischer Ansicht.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-A der Fig. 3, und die Fig. 3 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie B-B in Fig. 2.

Der Spindelkopf umfaßt im wesentlichen eine Gabel 1 mit zwei Seitenwangen und in ihrem Innenraum eine Halterung 2 für eine Werkzeugspindel 3.

Die Gabel 1 ist auf einen nicht dargestellten Schaft aufge­ setzt, der in Axialrichtung gleitend geführt und in einem Gehäuse 4 aufgenommen ist.

Der gleitend geführte Schaft kann um seine Achse rotieren, um die Gabel in Rotation zu versetzen.

Die Halterung 2 ist mit zwei nach außen vorstehenden Flanschkörpern 5 versehen, von denen in den Zeichnungen nur einer wiedergegeben ist. Die Flanschkörper 5 laufen in Kugellagern 6, die in die Seitenwangen der Gabel eingesetzt sind. Die Halterung 2 vermag sich daher gegenüber der Ga­ bel um die Achse X-X zu drehen.

In der Halterung 2 befindet sich in der Nähe der Werkzeug­ spindel 3 eine Öffnung 7, die über eine erste Saugleitung 8 mit dem Inneren des Flanschkörpers 5 in Verbindung steht. Im Basisabschnitt der Gabel 1 befindet sich eine Ringkammer 9, von der eine zweite Saugleitung 10 abzweigt, die sich längs der Seitenwange der Gabel zum Flanschkörper erstreckt.

Die Öffnung 7 hat demzufolge über die erste Saugleitung 8, den Flanschkörper 5 und die zweite Saugleitung 10 Ver­ bindung mit der Ringkammer 9.

Im Inneren des Gehäuses 4 befindet sich eine dritte Saugleitung 11, die an nicht dargestellte Saugvorrichtungen angeschlossen und der Ringkammer 9 vorgeschaltet ist.

An den Verbindungsstellen befinden sich nicht dargestellte Dichtungen bekannten Typs.

In dieser Weise steht die Ringkammer 9 ständig in Verbin­ dung mit der dritten Saugleitung 11, ungeachtet dessen, in welche Drehstellung die Gabel 1 gebracht wird. Infolge dieser besonderen Anordnung der Bauteile erfolgt ungeachtet der Positionierung der Werkzeuge eine ständige Absaugung von Staub.

Durch den Flanschkörper 5 erstreckt sich außerdem ein Rohr 12, um der Werkzeugspindel 3 Kühlflüssigkeit zuzuleiten.

Die Drehung der Werkzeugspindelhalterung 2 um die Achse X-X erfolgt über ein Rädergetriebe durch einen Motor 13, der am Basisabschnitt der Gabel 1 angebracht ist, während die Bewegung der Werkzeugspindel 3 in Axialrichtung durch einen zweiten Motor 14 erfolgt.

Beide Motoren, die nur schematisch angedeutet sind, sind vorzugsweise Gleichstrommotoren. Diese Motoren sind für diesen Verwendungszweck besonders gut geeignet, da sie wenig Raum beanspruchen und ein sehr großes Drehmoment besitzen.

Die Versorgungskabel für die Motoren 13 und 14, die von dem Gehäuse kommen und eine Öffnung im Basisabschnitt der Gabel 1 durchgreifen, erstrecken sich durch die zweite Seitenwange und erreichen hier den betreffenden Flansch­ körper 5.

Dadurch, daß die Saugleitungen innerhalb der Gabel ange­ ordnet sind, hat diese eine äußerst günstige Form.

Der Basisabschnitt der Gabel 1 kann demzu­ folge die in den Figuren dargestellte abgerundete Form aufweisen. Auch die Seitenwangen sowie die anderen Bau­ teile können abgerundet sein, so daß der Spindelkopf insgesamt eine im wesentlichen abgerundete Form hat. Hierdurch besteht der beträchtliche Vorteil einer minima­ len Ausladung, die in allen Richtungen und für alle Stel­ lungen des Spindelkopfs oder der Werkzeugspindel gleich ist.

Dies führt zur Lösung verschiedener Probleme bei der In­ nenbearbeitung von Werkstücken. Tatsächlich genügt es, wenn die Innenabmessungen des Werkstückes ein wenig größer sind als die Abmessungen des Spindelkopfs, da sich dieser in jeder Richtung frei bewegen kann, ohne auf Hindernisse zu stoßen. Dies erleichtert die Bearbeitung sowie auch die Programmierung der Maschine beträchtlich.

Im Einsatz des Spindelkopfs wird dieser an das zu bear­ beitende Werkstück herangefahren, wobei die Winkeleinstel­ lung durch Drehung der Gabel 1 und der Halterung 2 vorgenommen wird, worauf sich die Werkzeugspindel automatisch nach vorn bewegt und die Bearbeitung aufnimmt.

Gleichzeitig werden während des Arbeitens erzeugte Späne und Staub durch die Öffnung 7, die Saugleitungen 8 und 10, die Ringkammer 9 und die Saugleitung 11 in der in den Figuren durch Pfeile angedeuteten Richtung ein- bzw. abgesaugt.

Der Spindelkopf ist so konstruiert, daß er dank der besonderen Formgebung seiner Bauteile auch in begrenzten Räumen frei bewegt werden kann, so daß er sich in die optimale Bearbeitungsstellung bringen läßt, um die Bearbeitung kontinuierlich und ohne die Notwendigkeit von Unterbrechungen vorzunehmen.

Die Abmessungen sowie die verwendeten Materialien können in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen verändert werden.

Claims (4)

1. Spindelkopf für eine automatische Werkzeugmaschine, enthaltend

• - einen in einem Gehäuse (4) angeordneten Schaft, der um seine Achse drehbar und in seiner Axialrichtung gleitend geführt ist,
• - eine mit ihrer Basis an dem Schaft befestigte Gabel (1), die zwei im Abstand voneinander liegende Seitenwangen aufweist und die mit dem Schaft drehbar und in Axialrichtung beweglich ist,
• - eine Halterung (2), die mittels Flanschkörpern (5) schwenkbar in der Gabel (1) gelagert ist, wobei mindestens ein Flanschkörper hohl ist,
• - jeweils ein in jeder Seitenwange der Gabel (1) ange­ ordnetes Kugellager (6) für die schwenkbare Lagerung der Flanschkörper (5),
• - einer an der Vorderseite der Halterung (2) ange­ brachte, drehbar gelagerte Werkzeugspindel (3), die im Abstand von den Flanschkörpern liegt,
• - eine in der Vorderseite der Halterung (2) angeordnete Öffnung (7), die sich in der Nähe der Werkzeugspindel (3) befindet und an die eine erste, zum hohlen Flanschkörper (5) führende Saugleitung (8) anschließt,
• - eine in der Basis der Gabel (1) angebrachte Ringkammer (9), die mittels einer zweiten Saugleitung (10) an den hohlen Flanschkörper (5) angeschlossen ist und damit mit der ersten Saugleitung (8) in Verbindung steht und
• - eine in dem Gehäuse (4) vorlaufende dritte Saug­ leitung (11), die mit der Ringkammer (9) in Verbindung steht.

2. Spindelkopf nach Anspruch 1, bei dem die Gabel (1) ein­ schließlich ihrer Basis und ihrer Seitenwangen an ihrer Außenseite eine abgerundete Form hat.

3. Spindelkopf nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend ein sich durch den hohlen Flanschkörper (5) erstreckendes Rohr (12) zum Zuleiten von Kühlflüssigkeit zur Werkzeug­ spindel (3).

4. Spindelkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine abgerundete Form mit gleicher Ausladung in allen Richtungen von der Drehachse des Schaftes.